Розвиток функціональності пакету Ganglia для моніторування автоматичного збору даних установки «Русалка» (стр. 1 )

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧНОЇ ФІЗИКИ

ВІДДІЛЕННЯ ФІЗИКИ ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК

КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА

РОЗВИТОК ФУНКЦІОНАЛЬНОСТІ ПАКЕТУ GANGLIA ДЛЯ МОНІТОРУВАННЯ АВТОМАТИЧНОГО ЗБОРУ ДАНИХ УСТАНОВКИ «РУСАЛКА»

Виконав: студент 4 курсу 3 групи

Напрям підготовки 6.040203 – фізика

Мартишичкін В. О.

Керівник: доц.

Рецензент: с. н.с. доктор ф. – м. наук

Ремета Є. Ю.

УЖГОРОД - 2013 року
Реферат

Кваліфікаційна робота бакалавра: 42 c., 17 pиc., 2 табл., 13 джерел.

В роботі розглянуто методику моніторування розосередженої експериментальної установки міжнародного науково-освітнього відкритого інтерактивного проекту «Зливи знань» по вивченню злив вторинних частинок, викликаних первинними космічними променями. Експериментальні дані з установки доступні через мережу Інтернет, що дозволяє віддалено вести спостереження за роботою детекторів та електронних вузлів установки. В якості програмного інструменту розглянуто пакет Ganglia. Для програмного пакету на мові Python написано плагін, який контролює сам факт роботи програми qnetdaq2 та значення лічильника S4, яке береться з текстового файлу, створюваного програмою qnetdaq2.

УСТАНОВКА «РУСАЛКА», ПРОЕКТ «ЗЛИВИ ЗНАНЬ», GANGLIA, ПЛАГІН ДЛЯ GANGLIA, QNETDAQ2, PYTHON.

Abstract

Qualifying work degree: 42p., 17 pic., 2 tables, 13 sources.

In this paper, the technique of distributed monitoring experimental setup of international scientific and educational interactive public project "Storm of knowledge" for the study of secondary particle showers caused by primary cosmic rays. Experimental data are available for the installation of the Internet that allows you to remotely observe the operation of detectors and electronic components installation. As a software tool package deals Ganglia. For software package written in Python plugin that monitors the fact the program counter value qnetdaq2 and S4, which is taken from a text file created by the program qnetdaq2.

INSTALLATION "MERMAID" PROJECT "PLUMS KNOWLEDGE», GANGLIA, PLUGINS FOR GANGLIA, QNETDAQ2, PYTHON.

ЗМІСТ

ВСТУП.. 5

РОЗДІЛ 1. КОСМІЧНІ ПРОМЕНІ 6

1.1. Загальна характеристика КП.. 6

1.2. Джерела космічних променів. 9

РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТ «ЗЛИВИ ЗНАНЬ». 12

2.1. Ціль та напрямок проекту «Зливи знань». 12

2.2. Експериментальна установка проекту. 13

2.2. Порядок роботи на сайті проекту «Зливи знань». 17

2.3. Експериментальна установка відділення фізики ядра. 25

РОЗДІЛ 3. МОЖЛИВОСТІ ПАКЕТУ "GANGLIA" ПО МОТІНОРУВАННЮ РОЗПОДІЛЕНОГО ЕКСПЕРЕМЕНТУ. 28

3.1. Пакет Ganglia. 28

3.2. Процеси gmetad та gmond. 29

3.3. Установка пакету. 29

3.4. Плагін для Ganglia для моніторингу установки. 33

Висновок. 38

Література. 39

Подяки. 41

ВСТУП

Сучасний науковий експеримент неможливий без обробки (досить часто трудомісткої), величезної за обсягом інформації - цифрові дані, графіки, знімки і т. д. Це здійснюється за допомогою спеціалізованих автоматичних систем на основi використання ЕОМ. Експериментальні пристрої стали працювати в сполученні з комп’ютерами, які не тільки реєструють і аналізують параметри досліджуваних систем, а й планують, готують експеримент, керують процесом його проведення, обробкою та узагальненням результатів. Одним з таких експериментів, є проект «Зливи знань».

У проекту є дві основні складові - освітня і наукова. Основне завдання першого етапу - розвиток мотивованого інтересу відвідувачів Інтернету (в першу чергу, звичайно, учнів) до фізики і, як наслідок, підвищення рівня знань фундаментальних природних наук (астрономії, фізики, математики та інформатики) в суспільстві взагалі, і в ВУЗах, і в школах, зокрема.

Основна ціль проекту - дослідження космічних променів, які надходять в атмосферу землі.

Метою даної роботи було вивчення проекту «Зливи знань», його фізичної суті. Ознайомлення зі змістом і призначенням програмного пакету Ganglia та доповнення його плагіном (метрикою), який повинен контролювати статистику роботи станцій по параметру S4.

Додатковим завданням роботи було спостереження злив вторинних космічних променів на існуючій установі з двома сцинтиляційними детекторами на кафедрі теоретичної фізики в Ужгороді.

РОЗДІЛ 1

КОСМІЧНІ ПРОМЕНІ

1.1. Загальна характеристика КП.

Космічні промені - заряджені частинки високих енергій з космічного простору. Майже 90% від загальної кількості частинок складають протони, 9% - ядра гелію (альфа-частинки) та близько 1% - електрони (бета-мінус частинки).

Наявність частинок з різними енергіями відображає розмаїття джерел цих частинок. Походження частинок варіюється від енергетичних процесів в надрах Сонця до ще достатньо не з'ясованих механізмів у найвіддаленіших куточках видимого Всесвіту. Космічні промені можуть сягати енергій вище 1020 еВ, що значно перевищує можливості теперішніх земних прискорювачів частинок, в яких можна надати частинці кінетичну енергію лише порядку 1012-1013 еВ.

Існування космічних променів довів у 1912 Віктор Франц Гесс, піднявши три електрометри на повітряній кулі на висоту 5300 м. Чотириразове збільшення швидкості розрядки електрометрів засвідчило джерело випромінювання. Оскільки дослід проводився під час затемнення Сонця, воно не могло бути джерелом випромінювання, а, отже, Гесс зробив висновок про існування в космосі променів, що мають велику іонізаційну здатність. За ці дослідження Віктор Гесс отримав у 1936 Нобелівську премію з фізики. [1]

Таблиця. 1.1.

Характеристики космічних променів до входу в атмосферу

(первинні космічні промені).

	Галактичні космічні промені	Сонячні космічні промені
Потік	~ 1 см-2·с-1	В час сонячних спалахів може досягати ~106 см-2·с-1
Склад	1. Ядерна компонента - ~90% протонів, ~10% ядер гелія, ~1% більш тяжких ядер 2. Електрони (~1% от числа ядер) 3. Позитрони (~10% від числа електронів) 4. Антіадрони <1%	98-99% протоны, ~1.5% ядра гелия
Діапазон енергій	106 - 1021 еВ	105 - 1011 еВ

У результаті взаємодії з ядрами атмосфери первинні космічні промені (в основному протони) створюють велике число вторинних частинок - піонів, протонів, нейтронів, мюонів, електронів, позитронів і фотонів. Таким чином замість однієї первинної частинки виникає велика кількість вторинних частинок, які діляться на адрони, мюонну та електронно-фотонну компоненти. Такий каскад покриває більшу територію і називається широкою атмосферною зливою.

Рис. 1.1. Широка атмосферна злива.

В одному акті взаємодії протон зазвичай втрачає ~ 50% своєї енергії, а в результаті взаємодії виникають в основному піони. Кожна наступна взаємодія первинної частки додає в каскад нові адрони, які летять переважного у напрямку первинної частинки, утворюючи адронний кор зливи.

Утворені піони можуть взаємодіяти з ядрами атмосфери, а можуть розпадатися, формуючи мюонну та електронно-фотонну компоненти зливи. Адронна компонента до поверхні Землі практично не доходить, перетворюючись в мюони, нейтрино і γ-кванти.

π0 2γ ,

π+ μ+ + νμ ,

π- μ- + μ ,

Мюони в свою чергу можуть розпадатися:

μ+ e+ + νe + μ ,

μ- e - + e + νμ .

Утворені при розпаді нейтральних піонів - кванти викликають каскад електронів і γ-квантів, які в свою чергу утворюють електронно-позитронні пари. Заряджені лептони втрачають енергію на іонізацію і радіаційне гальмування. Поверхні Землі в основному досягають релятивістські мюони. Електронно-фотонна компонента поглинається сильніше.

Один протон з енергією > 1014 еВ може створити 106-109 вторинних частинок. На поверхні Землі адроні зливи концентруються в області порядку декількох метрів, електронно-фотонна компонента - в області ~ 100 м, мюона - кількох сотень метрів.

Потік космічних променів на рівні моря приблизно в 100 разів менше потоку первинних космічних променів (~ 0.01 см-2·с-1).[5]

1.2. Джерела космічних променів.

Основними джерелами первинних космічних променів є вибухи наднових зірок (галактичні космічні промені) і Сонце. Великі енергії (до 1016 еВ) галактичних космічних променів пояснюються прискоренням часток на ударних хвилях, що утворюються вибухах наднових. Природа космічних променів надвисоких енергій поки не має однозначної інтерпретації.

На Рис. 1.3. показаний спектр всіх часток первинних галактичних променів.

У широкому діапазоні енергій спектр апроксимується співвідношенням dN / dE ~ E-2.7. Особливий інтерес представляють області енергій 1015-1016 еВ так зване «коліно» (knee) і 1018-1019 – «кісточка» (ankle), в яких спостерігаються аномалії.